De ce majoritatea supapelor cu gură folosesc o poartă cu pană în loc de o placă plată?

Te-ai întrebat vreodată de ce atât de multe robinete sunt echipate cu unpoarta de panăîn loc de o simplă farfurie plată? De asemenea, am fost confuz când am început să lucrez cu supape. Ulterior, după dezasamblarea mai multor robinete cu tehnicieni superiori și studierea standardelor și articolelor ASME dinLumea valvelor, mi-am dat seama că această suprafață mică unghiulară deține o mulțime de cunoștințe de inginerie.

 

Ce face exact o poartă cu pană?

Mai simplu spus, o poartă cu pană are un singur scop: să închidă complet fluidul din conductă și să prevină scurgerile. Dar realizarea acestei „oprire completă” nu este ușoară. Mediul de conductă este sub presiune, supus schimbărilor de temperatură, iar supapele funcționează adesea frecvent.

 

Dacă s-ar folosi doar o placă plată, ar fi dificil ca poarta să se potrivească strâns de scaune după închidere; chiar și o forță ușoară ar crea goluri. Structura penei folosește o suprafață înclinată: pe măsură ce poarta este condusă în jos în scaune, se apasă pe ambele suprafețe de etanșare orizontal, creând o rezistență puternică.presiune specifică de etanșare.

 

Acest lucru este similar cu introducerea unei pane de lemn sub tocul de ușă - cu cât o loviți mai tare, cu atât mai strâns se apasă în lateral. În industria supapelor, această acțiune este cunoscută ca mecanism de etanșare cu pană. Conform API 600, unghiul panei este de obicei proiectat între 2 și 5 grade.

Compania noastră COVALVE a efectuat teste: pe o supapă de 8 inci Clasa 150 cu o pană solidă de 5 grade, rata de scurgere a suprafeței de etanșare a fost sub 0,1 cm³/min la de 1,1 ori presiunea nominală (aproximativ 2,0 MPa), cu mult sub cerința standard de 10 cm³/min.

 

Trei modele principale de porți cu pană

Clienții întreabă adesea: „Toate porțile cu pană sunt la fel?” Cu siguranta nu. Inginerii selectează diferite structuri în funcție de condițiile de funcționare:

 

Pană solidă

Cel mai robust și cel mai comun tip. Este turnat integral sau forjat, cu rigiditate ridicată și rezistență la impact. Cu toate acestea, are un dezavantaj: tinde să se blocheze în timpul expansiunii și contracției termice. De exemplu, în conductele de abur, poarta extinsă se blochează în scaune când este încălzită și este greu de retras după răcire. Prin urmare, îl recomandăm în general pentru medii curate la temperaturi normale.

 

Pană flexibilă

O canelură inelară sau o fantă îngustă este prelucrată în jurul mijlocului porții pentru a oferi o ușoară flexibilitate. Aceasta menține autoblocarea-penei în timp ce absoarbe deformarea termică a conductei. Lățimea canelurii este de obicei de 3–6 mm, cu o adâncime care atinge aproximativ două-treimi din grosimea porții. Potrivit unui document dinJurnalul Internațional de Inginerie a Valvelor, testele au arătat că, după cicluri de temperatură de 100 de grade, cuplul de operare al unei pane flexibile a fost cu 35% mai mic decât cel al unei pane solide, cu un scor semnificativ mai mic pe suprafețele de etanșare.

 

Split Wedge

Compus din două segmente independente de poartă, ținute deoparte de arcuri sau tije de împingere sferice. Acest design este potrivit pentru gaze ne-corozive sau aplicații cu temperatură joasă-. Avantajul unuipană despicatăeste că, chiar dacă scaunele nu sunt paralele (din cauza abaterilor de turnare sau a deformării la sudare), cele două segmente se pot etanșa în continuare individual. Dezavantajul este structura sa complexă și costul mai mare.

 

Care este unghiul corect al panei? Nu subestima acele câteva grade

Mulți oameni presupun că un unghi de pană mai mare este mai bun, dar acest lucru nu este adevărat. Dacă unghiul este prea mic (<2°), sufficient lateral force cannot be generated. If too large (>7 grade), poarta poate înțepa scaunele în timpul funcționării, iar funcționarea supapei devine rigidă.

Am analizat o revizuire tehnică din 2021 înLumea valvelor, care a arătat că majoritatea robinetelor industriale folosesc unghiuri de pană între 2,5 grade și 5 grade . De exemplu, supapele cu poartă din oțel carbon COVALVE folosesc un unghi standard de 3,5 grade, cu o suprafață din aliaj Stellite pe suprafețele de etanșare, atingând o duritate de 40–45 HRC. Acest lucru asigură suficientforța de așezare a panei supapeifără a deteriora scaunele.

 

Răspuns la trei întrebări frecvente

Se poate instala o poartă cu pană în spate?

Da. Corpul supapei este de obicei marcat cu o săgeată pentru direcția fluxului, dar poarta în sine nu este direcțională. Singurele reguli de instalare:

• Fanta unei pane flexibile trebuie să fie orientată spre ieșire (partea din aval). În caz contrar, presiunea suportului poate extinde fanta și poate afecta etanșarea.
• Pentru pene despicate, mecanismul arcului trebuie să fie orientat spre partea de admisie; în caz contrar, segmentele de poartă pot fi forțate să se deschidă de flux.

 

Ce să faci dacă poarta de pană este uzată?

Zgârieturile minore pot fi reparate prin șlefuire. Rețineți, totuși, că leparea modifică de obicei unghiul panei -, eliminarea a 0,1 mm de grosime modifică unghiul cu 0,1 grade -0,2 grade . Odată ce unghiul se abate dincolo de domeniul de proiectare (de exemplu, de la 3,5 grade la 4,0 grade), înlocuirea este obligatorie. Majoritatea manualelor de întreținere recomandă, prin urmare, un maxim de trei operații de stropire per supapă.

 

Când NU ar trebui utilizate supapele cu gură cu pană?

În medii de suspensie care conțin particule dure. La închidere, particulele devin prinse între suprafețele de etanșare și strică atât poarta, cât și scaunele. În astfel de cazuri, sunt preferate supapele cu poartă cuțit sau valvele fluture. De asemenea, nu sunt recomandate pentru ciclurile de-frecvență înaltă (de exemplu, o operație pe minut), deoarece frecarea repetată accelerează uzura panei.

 

Experiență de teren

La COVALVE, ne-am ocupat de un caz post-vânzare: robinetul unei uzine chimice nu s-a închis etanș. Dezasamblarea a scos la iveală un strat de depuneri de cocs polimer pe pană solidă. Clientul a crezut că poarta era defectă, dar problema era că suportul avea tendința de a polimeriza la 120 de grade. Am înlocuit-o cu o pană flexibilă dotată cu caneluri de raclere, care îndepărta automat depunerile de cocs în timpul fiecărei operațiuni, rezolvând problema. Acest lucru arată că este importantă înțelegerea principiilor porții de pană, dar selecția trebuie să țină cont și de caracteristicile mediilor și de temperatură.

 

Scopul unei porți cu pană nu este doar de a „bloca curgerea”, ci de a realiza-închidere etanșă cu bule în condiții dure -, inclusiv fluctuații de presiune, schimbări de temperatură și funcționare frecventă - prin unghiuri precise ale panei, design structural adecvat și materiale potrivite.